(57)【要約】  【課題】  送信ビーム形状を短時間で測定する超音波診断装置用音場測定器を提供する。  【解決手段】  超音波診断装置１００の振動子１１０ａ〜１１０ｈで出力された送信パルスを音場測定器１の振動子２ａ〜２ｈで受信し、Ａ／Ｄ変換器６ａ〜６ｈによりディジタル信号に変換し大容量メモリ７に記憶させる。演算部８でメモリに格納されたデータに基づいて送信パルスのビーム形状を計算し、表示部１１に表示させる。【選択図】  図１
2006141731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の振動子を同時に用いて走査を行う超音波診断装置の送信パルスを受信する複数の振動子と、
前記複数の振動子で得た信号をディジタル信号に変換する複数のＡ／Ｄ変換手段と、
前記複数のＡ／Ｄ変換手段で変換されたディジタル信号を格納するメモリと、
前記メモリに格納されたデータに基づいて前記送信パルスのビーム形状を演算する演算手段とを、
備えた超音波診断装置用音場測定器。
【請求項２】
前記演算手段は、演算結果としてビームプロットのデータを得るよう構成されている請求項１に記載の超音波診断装置用音場測定器。
【請求項３】
前記演算手段は、演算結果としてビームプロフィールのデータを演算するよう構成されている請求項１に記載の超音波診断装置用音場測定器。
【請求項４】
前記複数の振動子は、複数の送信パルス群を取り込むよう構成されている請求項２又は３に記載の超音波診断装置用音場測定器。
【請求項５】
前記複数の振動子にＰＶＤＦを用いるよう構成されている請求項４に記載の超音波診断装置用音場測定器。
【請求項６】
前記複数の振動子は、超音波診断装置の振動子のピッチと合致するか、十分小さいピッチを有するよう構成されている請求項１から５のいずれか１つに記載の超音波診断装置用音場測定器。
【請求項７】
前記演算手段は、媒体が周波数依存減衰を持つ場合のビーム形状を演算するよう構成されている請求項１から６のいずれか１つに記載の超音波診断装置用音場測定器。
【請求項８】
前記複数の振動子と前記超音波診断装置の振動子との間に吸音材を挟むよう構成されている請求項１から７のいずれか１つに記載の超音波診断装置用音場測定器。
【請求項９】
前記複数の振動子の前面に分割された伝音体を設け、前記伝音体を介して超音波診断装置の振動子に接するよう構成されている請求項１から７のいずれか１つに記載の超音波診断装置用音場測定器。
【請求項１０】
前記複数の振動子の周囲に吸音材を配置した請求項９に記載の超音波診断装置用音場測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は振動子により超音波の送受信を行い体内の情報を得るための超音波診断装置用音場測定器に関し、特に送信ビームの形状の測定技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
配列振動子を用いて体内への超音波の送受信を繰り返し行うことで、体内の２次元情報を得る超音波診断装置の原理はすでに公知のものとなっている。現在用いられている超音波診断装置の大半は、複数の振動子を持ち、これらの振動子を駆動し、発生する送信パルス信号（単に「送信パルス」とも言う）のタイミングをずらすことで、所望の方向、所望の深度への偏向、収束を可能にしている。
【０００３】
超音波ビームの形状は、超音波診断装置の画質を大きく左右するため、重要なファクターである。ビーム形状の測定は、例えば下記の非特許文献１、若しくは下記の非特許文献２に記載のような装置で行なわれる。
【０００４】
以下、図５を用いて従来のビーム形状の測定方法を説明する。図５において、超音波診断装置１００の探触子１０１（図示しない振動子が格納されている）は水槽２０２の水２０３に接合されており、水中に超音波を放射している。水中には水中マイクロホン２０４が設けられており、水中マイクロホン２０４は、Ｘステージ２０５及びＹステージ２０６に固定されている。Ｘステージ２０５及びＹステージ２０６は、制御器２０７により制御されるスライダ（平行可動器）であり、Ｘステージ２０５は水平方向に、Ｙステージ２０６は垂直方向に水中マイクロホン２０４を動かす。
【０００５】
水中マイクロホン２０４で受信したエコー信号は、強度測定器２０８によりその強度が演算され、Ｘステージ２０５及びＹステージ２０６により、水中マイクロホン２０４の位置を少しずつ移動させながら強度を測定することで、音場の空間分布が測定できる。
【０００６】
一般に、Ｘステージ２０５のみを動かし、横軸を水平位置、縦軸をエコー強度でプロットしたグラフをビームプロット、Ｘステージ２０５及びＹステージ２０６の両方を動かし、２次元的にデータを収集し、横軸を水平位置、縦軸を垂直位置として等高線でエコー強度をプロットしたものをビームプロフィールと称する。
【非特許文献１】http://www.ondacorp.com/products_testingsol_scanningsystem.html
【非特許文献２】辻本文雄：超音波医学辞典  秀潤社 pp71-73,2000
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来例において、図５のような装置を用いてビーム形状を測定する場合、機械的な動作を含むために、測定に時間がかかるという問題があった。
【０００８】
本発明はこの問題を解決するためになされたもので、短時間で送信ビーム形状を測定することができる超音波診断装置用音場測定器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明に係る超音波診断装置用音場測定器は、複数の振動子を同時に用いて走査を行う超音波診断装置の送信パルスを受信する複数の振動子と、前記複数の振動子で得た信号をディジタル信号に変換する複数のＡ／Ｄ変換手段と、前記複数のＡ／Ｄ変換手段で変換されたディジタル信号を格納するメモリと、前記メモリに格納されたデータに基づいて前記送信パルスのビーム形状を演算する演算手段とを備えたものである。
この構成により、超音波診断装置の複数の振動子で発生した送信パルス信号を、複数の振動子で受信し、ディジタル信号に変換し、メモリに一時格納し、このデータを基に演算手段により送信ビーム形状を計算することで、従来の測定装置が有していた測定時間の問題を解決し短時間で送信ビーム形状を測定し、データを提供することができる。
【００１０】
また、前記演算手段は、演算結果としてビームプロットのデータを得るよう構成されている。
この構成により、ある深さのみを横方向に水中マイクロホンを移動させてデータの取得を行うことができる。
【００１１】
また、前記演算手段は、演算結果としてビームプロフィールのデータを演算するよう構成されている。
この構成により、深さと横方向の双方を変化させて得た２次元データを等高線で表すデータを得ることができる。
【００１２】
また、前記複数の振動子は、複数の送信パルス群を取り込むよう構成されている。
この構成により、例えば２次元走査におけるビーム形成条件を変化させた場合のビーム形状を表示することができる。
【００１３】
また、前記複数の振動子にＰＶＤＦを用いるよう構成されている。
この構成により、超音波診断装置から発生した送信パルスの形状を変質させることなくメモリに格納することができる。
【００１４】
また、前記複数の振動子は、超音波診断装置の振動子のピッチと合致するか、十分小さいピッチを有するよう構成されている。
この構成により、空間分解能の劣化を防ぐことができる。
【００１５】
また、前記演算手段は、媒体が周波数依存減衰を持つ場合のビーム形状を演算するよう構成されている。
この構成により、実際に生体内での音場に近い状態でのビーム形状を求めることができる。
【００１６】
また、前記複数の振動子と前記超音波診断装置の振動子との間に吸音材を挟むよう構成されている。
この構成により、送信パルスの飽和を防ぐことができる。
【００１７】
また、前記複数の振動子の前面に分割された伝音体を設け、前記伝音体を介して超音波診断装置の振動子に接するよう構成されている。
この構成により、受信しようとしている振動子以外からの送信パルスの混信を防止することができる。
【００１８】
さらに、前記複数の振動子の周囲に吸音材を配置する構成とした。
この構成により、送信パルス信号の多重反射による、ビーム形状演算の精度低下を防止することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の超音波診断装置用音場測定器は、超音波診断装置の複数の振動子において発生した送信パルス信号をそれぞれの振動子部分で再び電気信号に変換し、ビーム形状を計算するものであり、従来の測定装置が有していた測定時間の問題を解決し、短時間で送信ビーム形状を測定し、データを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置用音場測定器の構成を示すブロック図である。超音波診断装置１００は、振動子１１０ａ〜１１０ｈを格納する探触子１０１と診断装置１１１本体とから構成され、これら複数の振動子１１０ａ〜１１０ｈを同時に用いて測定対象に対して走査を行う。この超音波診断装置１００の送信パルスを受信する音場測定器１は、送信パルスを受信する振動子２ａ〜２ｈからなる探触子部３と、振動子２ａ〜２ｈからの信号を適度なゲインで増幅する可変ゲインアンプ５ａ〜５ｈと可変ゲインアンプ５ａ〜５ｈのアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器６ａ〜６ｈよりなる受信部４と、Ａ／Ｄ変換器６ａ〜６ｈのデータを格納する大容量メモリ７と、大容量メモリ７に格納されたデータを基にビーム形状を演算する演算部８と、演算部８、大容量メモリ７及び可変ゲインアンプ５ａ〜５ｈのゲインを制御する制御部１０と、制御部１０を操作するための操作部９及び表示部１１とから構成される。
【００２１】
次に、実施の形態１における動作について説明する。
超音波診断装置１００の振動子１１０ａ〜１１０ｈで発生した送信パルスは、音場測定器１の振動子２ａ〜２ｈにより取り込まれ、電気信号となる。これらの電気信号は、可変ゲインアンプ５ａ〜５ｈで適度な大きさに増幅され、Ａ／Ｄ変換器６ａ〜６ｈによりディジタル信号に変換され、大容量メモリ７に取り込まれる。演算部８は、大容量メモリ７に取り込んだデータを基にそれぞれの振動子２ａ〜２ｈで発生した音の合成音場を演算し、送信パルスのビーム形状を演算してその演算結果となるビーム形状を表示部１１に表示する。
【００２２】
ここで、演算部８によるビーム形状の演算としては、ある深さのみを横方向に水中マイクロホンを移動させてデータの取得を行うビームプロットや、深さと横方向の双方を変化させて得られた２次元データを等高線で表すビームプロフィールなどがあり、ビームプロットやビームプロフィールを演算結果として表示部１１に表示することができる。
【００２３】
また、大容量メモリ７は容量が大きいため、複数の送信シーケンスのデータを取り込むことができ、例えば電子セクタ走査におけるビームの偏向角の検証などを行うことができる。
【００２４】
超音波診断装置１００の振動子１１０ａ〜１１０ｈから出力された送信パルスは、振動子１１０ａ〜１１０ｈの周波数特性により波形の形状が変化する。波形の変化は、メインローブの太さの変化やサイドローブレベルの増減にかかわる。したがって、複数の送信パルス群を取り込む振動子２ａ〜２ｈは、例えば２次元走査におけるビーム形成条件を変化させた場合のビーム形状を表示することができ、広い帯域において特性がフラットであることが重要である。特性がフラットで広帯域な振動子としては、例えばＰＶＤＦのような素材があり、音場測定器１の複数の振動子２ａ〜２ｈにＰＶＤＦを用いることで、超音波診断装置１００から発生した送信パルスの形状を変質させることなくメモリに格納することができる。
【００２５】
また、超音波診断装置１００の振動子１１０ａ〜１１０ｈのピッチ間隔に対し、音場測定器１の振動子２ａ〜２ｈのピッチ間隔が大きいと、分解能が低下する可能性がある。また音場測定器１の振動子２ａ〜２ｈは、超音波診断装置１００の複数の振動子１１０ａ〜１１０ｈに接合しないことが望ましい。よって、音場測定器１の振動子２ａ〜２ｈのピッチは、空間分解能の劣化を防ぐために、超音波診断装置１００の振動子１１０ａ〜１１０ｈのピッチと等価とするか、十分小さくすることが要求される。
【００２６】
演算部８において、ビーム形状の演算をする際に、超音波が媒体内を伝播するときに、さらに、周波数依存減衰を受けるという条件を加味することも可能である。このような条件を加味することにより、実際に生体内での音場に近い状態でのビーム形状を求めることができる。
【００２７】
＜実施の形態２＞
図２は、本発明の実施の形態２に係る超音波診断装置用音場測定器の振動子の接合方法を示す説明図である。
一般に、超音波診断装置１００の送信パワーは大きく（数十Ｖ〜百数十Ｖで駆動）、このまま送信パルス信号を音場測定器１に伝達すると、音場測定器１が飽和する可能性がある。そこで、図２に示すように、超音波診断装置１００側の振動子１１０ａ〜１１０ｈと音場測定器１側の振動子２ａ〜２ｈとの間に吸音材（音響減衰材）２０を挟むことで、送信パルスの飽和の問題を解決する。吸音材２０の吸音性能は既知であるとする。
【００２８】
＜実施の形態３＞
図３は、本発明の実施の形態３に係る超音波診断装置用音場測定器の振動子の接合方法を示す説明図である。
超音波診断装置１００の振動子１１０ａ〜１１０ｈと音場測定器１の振動子２ａ〜２ｐは、１対１若しくは１対多で接合されるが、前述したように、一般に、超音波診断装置１００の送信パワーは大きく（数十Ｖ〜百数十Ｖで駆動）、１対１若しくは１対多で接合している振動子以外の振動子にエネルギーが漏洩する可能性がある。そこで、実施の形態３においては、音場測定器１の振動子２ａ〜２ｐのそれぞれに独立した形態の伝音体２１ａ〜ｐを設置し、この問題を解決する。すなわち、音場測定器１の振動子２ａ〜２ｐの前面に分割された伝音体２１ａ〜２１ｐを設け、伝音体２１ａ〜２１ｐを介して超音波診断装置１００の振動子１１０ａ〜１１０ｈと接するようにすることで、受信しようとしている振動子以外からの送信パルスの混信を防止することができる。
【００２９】
＜実施の形態４＞
図４は、本発明の実施の形態４に係る超音波診断装置用音場測定器の振動子の接合方法を示す説明図である。
本実施の形態４では、図３に示す実施の形態３に対し、さらに超音波の漏洩問題を徹底して排除するために、音場測定器１の振動子２ａ〜２ｐの周囲に吸音材２２を設け、漏洩の問題をさらに少なくする。すなわち、音場測定器１の振動子２ａ〜２ｐの周囲に吸音材２２を配置することで、超音波の漏洩をなくして送信パルスの多重反射によるビーム形状演算の精度低下を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、上記実施の形態より明らかなように、音響測定時間を短縮することができ、超音波診断装置の評価や調整に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置用音場測定器の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態２に係る超音波診断装置用音場測定器の振動子の接合方法を示す説明図
【図３】本発明の実施の形態３に係る超音波診断装置用音場測定器の振動子の接合方法を示す説明図
【図４】本発明の実施の形態４に係る超音波診断装置用音場測定器の振動子の接合方法を示す説明図
【図５】従来のビーム形状の測定方法の説明図
【符号の説明】
【００３２】
１  音場測定器
２ａ〜２ｐ、１１０ａ〜１１０ｈ  振動子
３  探触子部
４  受信部
５ａ〜５ｈ  可変ゲインアンプ
６ａ〜６ｈ  Ａ／Ｄ変換器
７  大容量メモリ
８  演算部
９  操作部
１０  制御部
１１  表示部
２０、２２  吸音材
２１ａ〜２１ｐ  伝音体
１００  超音波診断装置
１０１  探触子
１１１  診断装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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